Question

實(shí)現(xiàn)反應(yīng)CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g），△H₀，對減少溫室氣體排放和減緩燃料危機(jī)具有重要意義．
（1）已知：2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-484kJ?mol^-1
CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-802kJ?mol^-1
則△H₀=

 

kJ?mol^-1
（2）在密閉容器中，通入2.5mol的CH₄與2.5mol CO₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH₄（g）+CO₂（g）V₁2CO（g）+2H₂（g），測得CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1．

據(jù)圖可知，p₁、p₂、p₃、p₄由大到小的順序

 

．
（3）CO和H₂還可以通過反應(yīng)C（s）+H₂O（g）═R₁CO（g）+H₂ （g） 制�。�
①在恒溫恒容下，若從反應(yīng)物出發(fā)建立平衡，已達(dá)到平衡的是

 

A．體系壓強(qiáng)不再變化       
B．CO與H₂的物質(zhì)的量之比為1：1
C．混合氣體的密度保持不變       
D．每消耗1mol H₂O（g）的同時(shí)生成1mol H₂
②恒溫下，在2L的密閉容器中同時(shí)投入四種物質(zhì)，10min時(shí)達(dá)到平衡，測得容器中有1mol H₂O（g）、1mol CO（g）、2molH₂（g）和2molC（s），反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
若此時(shí)增大壓強(qiáng)，平衡將向

 

（填“正”、“逆”）反應(yīng)方向移動(dòng)，t₁min時(shí)達(dá)到新的平衡．
③請畫出增大壓強(qiáng)后10min～t₁min時(shí)容器中H₂物質(zhì)的量n隨時(shí)間變化的曲線圖如圖2．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算即可；
（2）反應(yīng)CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，當(dāng)溫度一定時(shí)，減小壓強(qiáng)，可增大CH₄的轉(zhuǎn)化率；
（3）①根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征來回答判斷；
②根據(jù)平衡常數(shù)K=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

來計(jì)算；
③根據(jù)影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素來回答判斷．

解答： 解：（1）已知 ①2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₁=-566 kJ?mol^-1
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（g）△H₂=-484 kJ?mol^-1
③CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₃=-802 kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，③-②-①得：CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g），故△H=△H₃-△H₂-△H₁=-802 kJ?mol^-1+484 kJ?mol^-1+566 kJ?mol^-1=+248kJ?mol^-1．
故答案為：+248kJ?mol^-1；
（2）①反應(yīng)CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，當(dāng)溫度一定時(shí)，減小壓強(qiáng)，可增大CH₄的轉(zhuǎn)化率，從圖象可知，相同溫度下，按p₄、p₃、p₂、p₁的順序CH₄的轉(zhuǎn)化率增大，所以p₄＞p₃＞p₂＞p₁，故答案為：p₄＞p₃＞p₂＞p₁；
（3）①A、恒容條件下，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的物質(zhì)的量增加，壓強(qiáng)增大，若體系壓強(qiáng)不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，故A正確；
B、從反應(yīng)物出發(fā)建立平衡，則生成的CO和H₂的物質(zhì)的量總是相等的，所以當(dāng)H₂與CO的物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)不能確定是否達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；
C、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的質(zhì)量增加，而體積不變，所以密度增大，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，可以認(rèn)定達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D、只有當(dāng)反應(yīng)完全生成CO和H₂時(shí)，氣體平均相對分子質(zhì)量才能等于15，但一定條件下的可逆反應(yīng)是不能進(jìn)行完全的，所以不會(huì)出現(xiàn)D項(xiàng)所描述的狀態(tài)，故D錯(cuò)誤．
故選AC；
②K=

c(CO)?c(H2)

c(H2O)

=

1 2 × 2 2

1 2

=1mol/L，若此時(shí)增大壓強(qiáng)，平衡將向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故答案為：1mol/L；逆；
③增大壓強(qiáng)后10min～t₁min時(shí)容器中H₂物質(zhì)的量將會(huì)在2mol的基礎(chǔ)上減小，但是達(dá)到平衡時(shí)，物質(zhì)的量會(huì)大于1mol，即，故答案為：．

點(diǎn)評：本題涉及熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的有關(guān)計(jì)算和判斷知識，屬于綜合知識的考查題，難度不大．